(57)【要約】【課題】  偏光パルスレーザーの照射によって高分子材料の内部に光導波路型偏光子を形成・製造する際に、従来よりも一層の効率化かつ低コスト化を図るとともに、材料の選択幅の広いより優れた光導波路型偏光子を得る。【解決手段】  少なくとも高分子材料からなる母材３に、パルスレーザー１を集光照射する。このとき、パルスレーザー１は、パルス幅が５×１０-15秒以上５×１０-10秒未満の範囲内であり、かつ偏光状態にあればよい。これにより、母材３内に他の部位とは屈折率が異なる屈折率変化部位を形成することができるだけでなく、該屈折率変化部位における伝搬光のＴＥモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて増加し、かつ伝搬光のＴＭモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて同じであるかまたは減少している光導波路型偏光子を形成できる。その結果、高品質の高分子型光導波路型偏光子を容易かつ低コストで製造することができる。【選択図】  図１
2005326598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも高分子材料からなる母材にパルスレーザーを照射することによって当該母材内に他の部位とは屈折率が異なる屈折率変化部位を形成することにより得られる光導波路型素子において、パルス幅が５×１０-15秒以上５×１０-10秒未満であり、かつ偏光状態のパルスレーザーを上記母材内に集光照射することにより、上記屈折率変化部位における伝搬光のＴＥモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて増加し、かつ伝搬光のＴＭモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて同じであるかまたは減少している光導波路型偏光子。
【請求項２】
上記パルスレーザー光の偏光状態が楕円偏光であることを特徴とする請求項１記載の光導波路型偏光子。
【請求項３】
上記パルスレーザー光の偏光状態がパルスレーザーの光軸方向に垂直かつ作製される導波路の長手方向に平行な直線偏光状態にあることを特徴とする請求項１記載の光導波路型偏光子。
【請求項４】
上記パルスレーザー光の偏光状態がパルスレーザーの光軸方向に垂直かつ作製される導波路の長手方向に垂直な直線偏光状態であることを特徴とする請求項１記載の光導波路型偏光子。
【請求項５】
上記パルスレーザーがオシレーター発振のみからなる非増幅パルスレーザーであることを特徴とする請求項１乃至４記載の光導波路型偏光子。
【請求項６】
上記非増幅パルスレーザーは、平均出力が０．０１Ｗ〜３０Ｗの範囲内、および繰返し
周波数が１０ＭＨｚ〜６００ＭＨｚの範囲内にある非増幅パルスレーザーであるという条件の少なくとも何れかを満たしていることを特徴とする請求項１及び５記載の光導波路型偏光子。
【請求項７】
上記母材に用いられる高分子材料は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１２０℃以上であることを特徴とする請求項１乃至６記載の光導波路型偏光子。
【請求項８】
上記高分子材料として、ポリイミド、ポリカーボネート、フッ素系脂肪族環状構造含有
重合体、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリシラン、シアン酸エステル樹脂の少なくと
も何れかが用いられることを特徴とする請求項１乃至７記載の光導波路型偏光子。
【請求項９】
上記高分子材料として、フッ素原子を含有するポリイミドが用いられることを特徴とす
る請求項１乃至８記載の光導波路型偏光子。
【請求項１０】
少なくとも高分子材料からなる母材にパルスレーザーを照射することによって当該母材内に他の部位とは屈折率が異なる屈折率変化部位を形成することにより得られる光導波路型素子において、パルス幅が５×１０-15秒以上５×１０-12秒未満であり、かつ偏光状態のパルスレーザーを上記母材内に集光照射することにより、上記屈折率変化部位における伝搬光のＴＥモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて増加し、かつ伝搬光のＴＭモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて同じであるかまたは減少している光導波路型偏光子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至９記載の光導波路型偏光子を用いてなる光部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路型素子の中でも、特に偏光子に関するものであり、伝搬光のＴＥ(transverse electric)モードとＴＭ(transverse magnetic)モードとを分離する素子として、光通信および光情報処理の分野で広く利用することができる光導波路型偏光子に関するものである。具体的には、パルス幅が５×１０-15秒以上５×１０-10秒未満であり、かつ偏光状態のパルスレーザーの集光照射によって、高分子材料からなる母材の内部に、屈折率の変化した部位を連続して形成することによって製造される光導波路型偏光子とその製造方法と当該光導波路型偏光子を用いてなる光部品とに関するものであり、特に、効率的かつ低コストで製造される光導波路型偏光子およびその製造方法、並びに当該光導波路型偏光子を用いてなる光部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信および光情報処理において、光ファイバを用いて光信号を伝送する場合、光ファイバ中を伝搬する間に信号光の偏波は、伝送媒体の複屈折により、最初は直線偏光であったとしても、伝送されるうちに一般に楕円偏光となる。したがって、この信号光を、光変調器や光アイソレータ等の、その特性が偏波に依存する光部品に入射する場合、入射光の中から、特定の偏波（ＴＥモードあるいはＴＭモード）のみを選択して出力する偏光子が必要となる。ここで、ＴＥモードとは光電場の振動方向が基板に対して平行な光のことを言い、ＴＭモードとは光電場の振動方向が基板に対して垂直な光のことを言う。このような偏光子は、光材料的な、あるいは構造的な複屈折を有する光導波路を用いて構成することにより実現できる。複屈折とは、ＴＥモードに対する屈折率とＴＭモードに対する屈折率との差を言う。
【０００３】
従来、この種の光導波路型偏光子を作製するためには、ＬｉＮｂＯ3のような無機異方性光学結晶材料が用いられていた。例えば、ＬｉＮｂＯ3のような無機異方性光学結晶材料として方解石（ＣａＣＯ3）を用いた場合には、光導波路と該方解石の光学軸をＴＥモードの偏光方向に一致させておくと、ＴＥモードは光導波路中を伝搬していくが、ＴＭモードは方解石中に漏洩し散乱して消滅するため、ＴＥモードのみを選択して出力することができる。ところが、上述の光導波路型偏光子において高い偏波消光比を得るためには、方解石の研磨を高精度に行うことが要求され、さらに該方解石を光導波路上に実装する際には光学軸を高精度に合わせるための位置合わせ技術が必要である。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１には、材料に高分子材料であるポリシロキサンなどを用いて伝搬光のＴＥモードとＴＭモードとを分離する機能を有し、高い偏波消光比を示す光導波路型偏光子の製造方法が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−３５２３４８号公報（平成１１年（１９９９）１２月２４日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＬｉＮｂＯ3のような無機異方性光学結晶材料を用いた偏光子の製造には非常にコストがかかること、および、外部からの刺激によって割れたり傷が入るなどしてしまい、製造工程内では歩留まりが低下する。
【０００６】
また、特許文献１記載の光導波路型偏光子の製造方法には、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチングが用いられており、製造工程が多く複雑であるため、プロセスコストが高くなってしまう。さらに、ポリシロキサンを使った薄膜を形成すると複屈折の大きな薄膜が形成されると開示されているが、条件を満たす特異な材料を選択しなければならず、材料の選択幅が狭いという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、その目的は、偏光状態のパルスレーザーを少なくとも高分子材料からなる母財内部に集光照射することによって、従来よりも一層容易にかつ材料を特定することなく効率的に光導波路型偏光子を製造する技術および光導波路型偏光子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、光導波路型偏光子の製造に際してパルスレーザーの条件を適宜設定することにより、偏光状態を有するパルスレーザー（便宜上、偏光パルスレーザーと称する）で光導波路型偏光子を製造可能であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち、本発明にかかる光導波路型偏光子は、上記の課題を解決するために、少なくとも高分子材料からなる母材に偏光状態のパルスレーザーを照射することによって、当該母材内に他の部位とは屈折率の異なる屈折率変化部位を形成することにより得られる光導波路型素子において、パルス幅が５×１０-15秒以上５×１０-10秒未満であり、かつ偏光状態のパルスレーザーを上記母材内に集光照射することにより、上記屈折率変化部位における伝搬光のＴＥモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて増加し、かつ伝搬光のＴＭモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて同じであるかまたは減少していることを特徴としている。
・本発明の第１は、次のとおりである。少なくとも高分子材料からなる母材にパルスレーザーを照射することによって当該母材内に他の部位とは屈折率が異なる屈折率変化部位を形成することにより得られる光導波路型素子において、パルス幅が５×１０-15秒以上５×１０-10秒未満であり、かつ偏光状態のパルスレーザーを上記母材内に集光照射することにより、上記屈折率変化部位における伝搬光のＴＥモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて増加し、かつ伝搬光のＴＭモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて同じであるかまたは減少している光導波路型偏光子。
・本発明の第２は、次のとおりである。上記パルスレーザー光の偏光状態が楕円偏光であることを特徴とする請求項１記載の光導波路型偏光子。結果、該母材内部に効率良く光導波路型偏光子を形成できる。
・本発明の第３は、次のとおりである。上記パルスレーザー光の偏光状態がパルスレーザーの光軸方向に垂直かつ作製される導波路の長手方向に平行な方向の直線偏光状態であることを特徴とする請求項１記載の光導波路型偏光子。結果、ＴＥとＴＭの屈折率差をより大きくできる。
・本発明の第４は、次のとおりである。上記パルスレーザー光の偏光状態がパルスレーザーの光軸方向に垂直かつ作製される導波路の長手方向に垂直な方向の直線偏光状態であることを特徴とする請求項１記載の光導波路型偏光子。結果、ＴＥとＴＭの屈折率差をより大きくできる。
・本発明の第５は、次のとおりである。上記パルスレーザーがオシレーター発振のみからなる非増幅パルスレーザーであることを特徴とする請求項１乃至４記載の光導波路型偏光子。結果、加工に必要なエネルギーが低減されるので、製造コストを大幅に下げることができる。
・本発明の第６は、次のとおりである。上記非増幅パルスレーザーは、平均出力が０．０１Ｗ〜３０Ｗの範囲内、および繰返し周波数が１０ＭＨｚ〜６００ＭＨｚの範囲内にある非増幅パルスレーザーであるという条件の少なくとも何れかを満たしていることを特徴とする請求項１及び５記載の光導波路型偏光子。結果、製造効率を高めることができる。
・本発明の第７は、次のとおりである。上記母材に用いられる高分子材料は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１２０℃以上であることを特徴とする請求項１乃至６記載の光導波路型偏光子。結果、光導波路型偏光子の実使用時の信頼性が向上する。
・本発明の第８は、次のとおりである。上記高分子材料として、ポリイミド、ポリカーボネート、フッ素系脂肪族環状構造含有重合体、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリシラン、シアン酸エステル樹脂の少なくとも何れかが用いられることを特徴とする請求項１乃至７記載の光導波路型偏光子。結果、耐熱性、耐候性に優れた光導波路型偏光子を製造することができる。
・本発明の第９は、次のとおりである。上記高分子材料として、フッ素原子を含有するポリイミドが用いられることを特徴とする請求項１乃至８記載の光導波路型偏光子。結果、近赤外域、即ち、波長１３００ｎｍおよび１５５０ｎｍでの材料損失が小さくなり、伝搬損失を低減された光導波路型偏光子を製造することができる。
・本発明の第１０は、次のとおりである。少なくとも高分子材料からなる母材にパルスレーザーを照射することによって当該母材内に他の部位とは屈折率が異なる屈折率変化部位を形成することにより得られる光導波路型素子において、パルス幅が５×１０-15秒以上５×１０-12秒未満であり、かつ偏光状態のパルスレーザーを上記母材内に集光照射することにより、上記屈折率変化部位における伝搬光のＴＥモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて増加し、かつ伝搬光のＴＭモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて同じであるかまたは減少している光導波路型偏光子の製造方法。本製造方法によれば、極めて効率良く光導波路型偏光子を製造することができる。
・本発明の第１１は、次のとおりである。請求項１乃至９記載の光導波路型偏光子を用いてなる光部品。本光部品によれば、光導波路や光ファイバーとの接続損失が低減できる上に、伝搬損失を低減させた機能性光回路を製造することができる。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように、本発明では、例えばポリイミド等の高分子材料を主成分とする母材内に、偏光パルスレーザーを集光照射することによって、光導波路型偏光子をシングルプロセスで作製可能となるばかりか、該高分子材料の種類を選ばないので、材料選択幅が極めて広くなる。
【００１１】
この方法によれば、複雑な工程を経ることなく、しかも簡単に光導波路型偏光子を造することができるだけでなく、材料選択幅が極めて広くなる。
【００１２】
また得られる光導波路型偏光子は、高分子材料を主体としているため、ガラス製のものと異なりフレキシブルである。さらに、偏光パルスレーザーの光軸方向に対して、母材の走査方向または母材に対する集光点の移動方向を変えることで、光導波路型偏光子の形状を任意に制御することができる。それゆえ、２次元だけでなく３次元的な光導波路も容易に製造できるので、複雑な回路構造をもつ光集積回路等に適した光導波路を容易に得ることができる。
【００１３】
したがって、本発明では、従来よりも一層効率的でありかつ低コストで光導波路型偏光子を製造することができるだけでなく、得られる光導波路型偏光子を高品質なものとすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施形態について図１に基づいて説明すると以下の通りであるが、本発明は
これに限定されるものではない。
【００１５】
本実施の形態では、本発明にかかる光導波路型偏光子、本発明にかかる光導波路型偏光子の製造方法、および本発明の利用（有用性）の順で、本発明を詳細に説明する。
【００１６】
（Ｉ）本発明にかかる光導波路型偏光子
＜光導波路型偏光子＞
本発明にかかる光導波路型偏光子とは、例えば光通信等のように、光を用いたシステムに用いられる光部品を製造する際に用いられる素材、または光部品の構成要素となり得る基本的な部品状の材料を指す。特に本発明では、少なくとも高分子材料からなる母材の内部に、直接に偏光パルスレーザー（レーザーパルス）を集光照射することによって、当該母材の内部に屈折率の異なる部位を形成してなる材料を指す。さらに、上記屈折率変化部位における伝搬光のＴＥモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて増加し、かつ伝搬光のＴＭモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて同じであるかまたは減少している光導波路型偏光子を指す。
【００１７】
＜光導波路型偏光子に用いられる材質＞
本発明にかかる光導波路型偏光子に用いられる材質は、高分子材料（ポリマー材料）であれば特に限定されるものではない。具体的には、例えば、ポリイミド、ポリマレイミド、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリスルフィド、ポリスルホン、ポリアミド、ポリイミン、ポリ尿素、ポリシラン、ポリシラザン、ポリベンゾオキサゾール、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンズイミダゾール、ポリスチレン、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエステル、ポリシロキサン、ポリノルボルネン、ポリシラン、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂、セルロース系樹脂、シリコーン樹脂、シアナートエステル樹脂、フッ素系樹脂等を挙げることができる。これらの樹脂（高分子材料）は、通常、単独で用いるが、必要に応じて２種類以上を混合したポリマーアロイとして用いてもよい。
【００１８】
上記の中でも、光学特性が優れている高分子材料としては、ポリイミド、ポリカーボネート、フッ素系樹脂（特にフッ素系脂肪族環構造含有重合体）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリシラン、シアン酸エステル樹脂を好ましくが挙げることができる。
【００１９】
上記光学特性の優れている高分子材料の中でも、特にポリイミドが耐熱性の点で好ましい。さらに、このポリイミドは、その構造中にフッ素原子を含有しているフッ素系ポリイミドが好ましい。フッ素系ポリイミドであれば、得られる光部品用材料の光学特性や吸湿性を優れたものとすることができる。
【００２０】
＜フッ素系ポリイミドの具体例＞
本発明で好適に用いられるポリイミドとしては、次に示す化学式（１）または化学式（２）で表される構造を含むことが好ましい。ポリイミドにこのような構造が含まれていれば、後述するモノマーおよび／またはオリゴマーを添加した際に、その相溶性を優れたものにできるとともに、得られる光導波路型偏光子の屈折率変化を顕著にすることができる。
【００２１】
【化１】
2005326598.tif 000003
ポリイミドは、モノマー成分として酸二無水物およびジアミンを当モル共重合して得られるポリアミド酸（ポリアミック酸）をイミド化することにより製造することができるが、このようにモノマー成分として、酸二無水物およびジアミンを用いる場合、酸二無水物としては、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物および／またはピロメリット酸二無水物を用いることが好ましく、ジアミンとしては、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニルを用いることが好ましい。これらモノマー成分を用いてなるポリイミドは、得られる光部品用材料の吸湿性や光学特性を優れたものとすることができるため、より好ましい。
【００２２】
＜フッ素系脂肪族環構造含有重合体＞
上記光学特性が優れている高分子材料の一つとして挙げているフッ素系脂肪族環構造含有重合体は、フッ素原子を含有する脂肪族環構造（フッ素系脂肪族環構造）を含有する高分子材料であれば特に限定されるものではない。具体的には、例えば、（１）２以上の重合性二重結合を有するフッ素系単量体を環化重合して生成する重合単位、（２）フッ素系脂肪族環構造を含有する単量体が重合して生成する重合単位から選ばれる少なくとも１種の重合単位を有する重合体を挙げることができる。
【００２３】
上記２以上の重合性二重結合を有するフッ素系単量体としては、具体的には、例えば、ペルフルオロ（アリルビニルエーテル）やペルフルオロ（ブテニルビニルエーテル）を挙げることができる。また、上記フッ素系脂肪族環構造を含有する単量体としては、具体的には、例えば、ペルフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール）を挙げることができる。
【００２４】
＜その他光学特性が優れている高分子材料の具体例＞
上記光学特性が優れている高分子材料の一つとして挙げているシリコーン樹脂としては、シロキサン構造（−ＳｉＯ−構造）を含む重合体であればよく、具体的には、例えば、ポリシロキサン、変成シリコーン樹脂、アクリルシリコーン樹脂等を挙げることができる。中でも、好ましくはシリル基含有有機樹脂を好ましく用いることができる。このシリル基含有有機樹脂は、（Ａ）ＳｉＨ基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を１分子中に少なくとも２個含有する有機系骨格からなる有機化合物、（Ｂ）１分子中に少なくとも２個のＳｉＨ基を含有するケイ素化合物、および（Ｃ）ヒドロシリル化触媒を必須成分としてなる重合反応液を用いて重合することができる。
【００２５】
上記光学特性が優れている高分子材料の一つとして挙げているその他の樹脂（ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ポリシラン、シアン酸エステル樹脂、その他のフッ素系樹脂）については特に限定されるものではない。また、上記ポリイミド、フッ素系脂肪族環構造含有重合体、シリコーン樹脂も含めた上記各高分子材料の入手方法は特に限定されるものではなく、公知の製造方法で製造してもよいし、市販のものを用いてもよい。例えば、後述する実施例（合成例１〜３）では、酸二無水物およびジアミンを当モル共重合して得られるポリアミド酸（ポリアミック酸）を触媒・脱水材によりイミド化してフッ素系ポリイミドを合成する例を挙げているが、もちろんこれに限定されるものではない。
【００２６】
＜高分子材料に要求される物性＞
本発明で用いられる高分子材料の物性は特に限定されるものではないが、ガラス転移温度（Ｔｇ）および光損失の少なくとも一方（好ましくは両方）が所定の範囲内となっていることが好ましい。これにより、得られる光部品材料をより優れたものとすることができる。
【００２７】
具体的には、本発明で用いられる高分子材料のＴｇは１２０℃以上であることが好ましく、１５０℃以上がより好ましい。Ｔｇが１２０℃より低い場合はアブレーションがおこりやすくなるため、光部品用材料を形成しにくくなる場合がある。また、Ｔｇが１２０℃より低いと得られた光部品用材料において、長期の安定性に欠ける場合もある。なお、Ｔｇの上限は特に限定されるものではなく、（II）の項で述べる条件のパルスレーザーにより屈折率が誘起できる程度のＴｇであればよい。
【００２８】
また、本発明で用いられる高分子材料の光損失は、６００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲内にある波長の光において３ｄＢ／ｃｍ以下となっていることが好ましい。３ｄＢ／ｃｍより大きい場合、得られる光部品または光部品用材料としては、光損失が大き過ぎて実用に耐えない場合がある。また、パルスレーザーのピーク波長近傍に光吸収があると、アブレーションが起こりやすくなるため、上記Ｔｇの場合と同様に加工性の低下を招く場合がある。なお、光損失の下限については特に限定されるものではなく、光損失が少なければ少ない程良いことは言うまでもない。
【００２９】
なお、上記Ｔｇおよび光損失の測定方法は特に限定されるものではなく、公知の方法、例えば、後述する実施例に記載されている方法等を好適に用いることができる。
【００３０】
＜母材＞
本発明では、少なくとも上記高分子材料からなっている母材に偏光パルスレーザーを集光照射することによって、光導波路型偏光子を製造するが、この母材の具体的な構成は特に限定されるものではない。
【００３１】
具体的には、母材の形状は特に限定されるものではなく、製造しようとする光導波路型偏光子に応じて適宜設定すればよい。ただし、母材の厚みは、３０μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましく、１００μｍ以上がさらに好ましい。母材の厚みが３０μｍより小さい場合、表面でのアブレーションが起こりやすく、光導波路型偏光子の加工性の低下を招く場合があるため好ましくない。なお、厚みの上限については特に限定されるものではなく、上記のように光導波路型偏光子に応じて適宜設定すればよい。
【００３２】
母材を構成する成分は、上記高分子材料のみであってもよいが、その他の成分を含んでいてもよい。具体的には、例えば、上記高分子材料に加えて、モノマーおよび／またはオリゴマーを含有させることができる。後述する（II）の項でも説明するが、母材にオリゴマーやモノマーを含有させることで、偏光パルスレーザーを集光照射した部位において屈折率差を顕著にさせることができる。
【００３３】
上記モノマーおよび／またはオリゴマーとしては、具体的には、ラジカル反応性またはイオン反応性を示すモノマーおよび／またはオリゴマーを挙げることができる。ラジカル反応性またはイオン反応性を示すモノマーおよび／またはオリゴマーとは、上記何れかの反応性を示す官能基を有しており、重合可能な化学構造を有するモノマーか、当該モノマーが複数重合したオリゴマーであればよい。このような反応性を示すオリゴマー・モノマーを用いることで、得られる光導波路型偏光子の屈折率差をより顕著にさせることが可能となる。
【００３４】
上記ラジカル反応性またはイオン反応性を示すモノマーおよび／またはオリゴマーに含まれている官能基としては、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、エポキシ基、オキセタン基、シアン酸エステル基およびマレイミド基から選択される一種以上の官能基を挙げることができる。すなわち、これら官能基は少なくとも１種が含まれていればよいが、２種以上含まれていてもよい。
【００３５】
上記オリゴマー・モノマーの具体例を挙げると、まず、マレイミド基を有するものとしては、例えば、１，２−ビスマレイミドエタン、１，３−ビスマレイミドベンゼン、１，６−ビスマレイミドヘキサン、１，４−ビスマレイミドベンゼン、２，４−ビスマレイミドトルエン、４，４’−ビスマレイミドジフェニルエーテル、４，４’−ビスマレイミドジフェニルメタン、３，３’−ビスマレイミドジフェニルスルホン、４，４’−ビスマレイミドジフェニルスルホン、４，４’−ビスマレイミドジシクロヘキシルメタン、２，６−ビスマレイミドピリジン、１，３−ビス（マレイミドメチル）シクロヘキサン、３，５’−ビス（４−マレイミドフェニル）ピリジン、１，３−ビス（マレイミドメチル）ベンゼン、１，１−ビス（４−マレイミドフェニル）シクロヘキサン、１，３−ビス（ジクロルマレイミド）ベンゼン、２，２−ビス（４−マレイミドフェニル）プロパン、４，４’−ビスシトラコンイミドジフェニルメタン、１−フェニル−１，１−ビス（４−マレイミドフェニル）エタン、α，α−ビス（４−マレイミドフェニル）トルエン、３，５−ビスマレイミド−１，２，４−トリアゾール等を挙げることができるが特に限定されるものではない。また、これら化合物における水素原子の一部または全部を重水素、フッ素で置き換えたものや、これらを反応させオリゴマー化させたものも好適に用いることができる。これら化合物は単独で用いてもよいし、２種類以上を適宜組み合わせて用いてもよい。
【００３６】
また、上記エポキシ基を有するものとしては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ化合物、ビスフェノールＦ型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、グリシジルエーテル型エポキシ化合物、ナフタレン型エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物等を挙げることができるが特に限定されるものではない。また、これら化合物における水素原子の一部または全部を重水素、フッ素で置き換えたものも好適に用いることができる。これら化合物は単独で用いてもよいし、２種類以上を適宜組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、屈折率の変化しやすさから脂環式エポキシ化合物がより好ましい。
【００３７】
また、オキセタン基を有するものとしては、例えば、３，３‘−ビス（クロルメチル）オキセタン、３，３‘−ビス（ヨードメチル）オキセタン、３，３‘−ビス（メトキシメチル）オキセタン、３−メチル−３−クロルメチルオキセタン、３，３‘−ビス（フェノキシメチル）オキセタン、３，３‘−ビス（アセトキシメチル）オキセタン、３，３‘−ビス（フルオロメチル）オキセタン、３，３‘−ビス（ブロモメチル）オキセタン、３，３−ジメチルオキセタン、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、１，４−｛［（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ］ベンゼン、ジ[１−エチル（３−オキセタニル）] メチルエーテル、３−エチル−３−（２−エチルヘキシロキシメチル）オキセタン、３−エチル−３−｛［３−（トリエトキシシリル）プロポキシ］メチル｝オキセタン、オキセタニルシルセスキオキサン、フェノールノボラックオキセタン等を挙げることができる特に限定されるものではない。また、これら化合物における水素原子の一部または全部を重水素、フッ素で置き換えたものや、これらを反応させオリゴマー化させたものも好適に用いることができる。これら化合物は単独で用いてもよいし、２種類以上を適宜組み合わせて用いてもよい。
【００３８】
また、シアン酸エステル基を有するものとしては、例えば、１，３−又は１，４−ジシアノベンゼン、２−テトラブチル−１，４−ジシアノベンゼン、２，４−ジメチル−１，３−ジシアノベンゼン、２，５−ジ−テトラブチル−１，４−ジシアノベンゼン、４−クロロ−１，３−ジシアノベンゼン、１，３，５−トリシアノベンゼン、２，２’−または４，４’−ジシアノビフェニル、３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−ジシアノビフェニル１，３−、１，４−、１，５−、１，６−、１，８−、２，６−又は２，７−ジシアナトナフタレン、１，３，６−トリシアナトナフタレン、４，４’−ジシアナトジフェニルメタン、ビス（３−メチル−４−シアナトフェニル）メタン、ビス（３，５−ジメチル−４−シアナトフェニル）メタン、ビス（３，５−ジブロモ−４−シアナトフェニルメタン、ビス（３，５−ジクロロ−４−シアナトフェニル）メタン、ビス（４−シアナトフェニル）エタン、２，２‘−ビス（４−シアナトフェニル）プロパン、２，２‘−ビス（３，５−ジメチル−４−シアナトフェニル）プロパン、２，２‘−ビス（３−メチル−４−シアナトフェニル）プロパン、４，４’−ジシアナトジフェニルチオエーテル、２，２‘−ビス（４−シアナトフェニル）パーフルオロプロパン、１，１‘−ビス（４−シアナトフェニル）エタン、２，２‘−ビス（３，５−ジクロロ−４−シアナトフェニル）プロパン、２，２‘−ビス（３，５−ジブロモ−４−シアナトフェニル）プロパン、ビス（４−シアントフェニル）ケトン、ビス（４−シアントフェニル）スルホン、トリス（４−シアナトフェニル）ホスファイトおよびトリス（４−シアントフェニル）ホスフェート等を挙げることができる特に限定されるものではない。また、これら化合物における水素原子の一部または全部を重水素、フッ素で置き換えたものや、これらを反応させオリゴマー化させたものも好適に用いることができる。これら化合物は単独で用いてもよいし、２種類以上を適宜組み合わせて用いてもよい。
【００３９】
＜高分子材料へのラジカル反応性基・イオン反応性基の導入＞
上記の例では、高分子材料とは別にモノマーおよび／またはオリゴマーを含有させて母材としていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、同じ理由（得られる光導波路型偏光子の屈折率差を顕著にさせるため）で高分子材料の主鎖および／または側鎖に、ラジカル反応性基またはイオン反応性基を含有させてもよい。このとき含有させるラジカル反応性基またはイオン反応性基は、上記と同様に、エポキシ基、オキセタン基、シアン酸エステル基およびマレイミド基から選択される１種以上の官能基であればよい。これら官能基の導入方法は特に限定されるものではなく、例えば、高分子材料を製造する際の原料として、上記官能基を含むモノマーを用いて重合する等の手法を挙げることができる。
【００４０】
＜母材の作製＞
母材の作製方法は特に限定されるものではなく、主成分である高分子材料に対して、必要に応じて、上述したモノマーおよび／またはオリゴマー等の副成分を配合し、所定形状に成形すればよい。高分子材料に対して上記モノマーおよび／またはオリゴマーを配合する方法、すなわち母材の作製（調製）方法としては、例えば、後述する実施例（母材作製例１〜４）に示すように、高分子材料の有機溶媒溶液を調製し、これにモノマー・オリゴマーを混合した後に所定の形状に成形する方法等を好適に用いることができるが、特に限定されるものではない。
【００４１】
また、高分子材料とモノマー・オリゴマーとの混合比も特に限定されるものではないが、高分子材料の総重量をＷpとし、モノマー・オリゴマーの総重量をＷmとした場合、Ｗp：Ｗm＝１：０．０１〜１の範囲内が好ましく、１：０．１〜０．５の範囲内がより好ましい。高分子材料に対するモノマー・オリゴマーの混合比（重量比）が０．０１を下回ると、モノマー・オリゴマーの種類にもよるが、期待される屈折率増加の効果が十分得られない場合がある。一方、混合比が１を超えると、母材中の高分子材料の比率が低くなり過ぎて、非増幅パルスレーザーの集光照射による屈折率変化を十分に誘起できなくなる場合がある。
【００４２】
母材の加工形状も特に限定されるものではなく、ある程度の厚みを有するシート状に成形してもよいし、より厚みの小さいフィルム状に成形してもよいし、より厚みの大きなバルク状（塊状）や棒状等の形状に成形してもよい。成形方法も特に限定されるものではなく、公知の方法を好適に用いることができる。例えば、後述する実施例では、母材をフィルム状に成形する方法としてキャスト法を用いている。
【００４３】
なお、母材には、得ようとする光導波路型偏光子に応じて、上記モノマーおよび／またはオリゴマー以外の材料（副成分）が含まれていてもよい。
【００４４】
（II）本発明にかかる光導波路型偏光子の製造方法
本発明にかかる光導波路型偏光子の製造方法は、上記母材にパルスレーザーを照射して、当該母材内に他の部位とは屈折率が異なる屈折率変化部位を形成する屈折率変化部位形成工程を含んでおり、この工程では、パルス幅が５×１０-15秒以上５×１０-10秒未満の範囲内であり、かつ、偏光状態のパルスレーザー（便宜上、偏光パルスレーザーと称する）を用いる製造方法である。また、本発明にかかる光導波路型偏光子光部品用材料は、この製造方法により得られるものである。
【００４５】
＜偏光パルスレーザー＞
本発明で用いられる偏光パルスレーザーとは、パルス幅が５×１０-15秒以上５×１０-10秒未満の範囲内であり、かつ、偏光状態のパルスレーザーを指す。
【００４６】
通常、パルスレーザーの発振には、種光を発振するオシレーターと当該種光を増幅する増幅器との双方を備える構成の装置（パルスレーザー発振装置）が用いられる。本発明におけるパルスレーザーは所定のパルス幅を有し、かつ偏光状態にあれば、オシレーター発振のみからなる非増幅パルスレーザーであっても、該非増幅パルスレーザーを増幅器により増幅された増幅パルスレーザーであっても良い。
【００４７】
＜偏光パルスレーザーの具体的な条件＞
本発明で用いられる偏光パルスレーザーの具体的な条件は特に限定されるものではなく、上記範囲内のパルス幅であり、かつ、偏光パルスレーザーであればよい。その他の条件については、製造しようとする光導波路型偏光子に応じて適宜設定することができる。
【００４８】
具体的には、本発明において用いられる偏光パルスレーザーの偏光状態は、楕円偏光、直線偏光のいずれであっても良い。直線偏光は、パルスレーザーの光軸方向に垂直かつ作製される導波路の長手方向に平行な方向の直線偏光状態（便宜上、縦偏光状態と称する）であるか、パルスレーザーの光軸方向に垂直かつ作製される導波路の長手方向に垂直な方向の直線偏光状態（便宜上、横偏光状態と称する）である。
【００４９】
パルスレーザーの偏光状態を、楕円偏光状態、縦偏光状態、横偏光状態に変換するには、一般に知られている波長板（λ／４板、λ／２板）を光学系に必要に応じて組み込めば良い。
【００５０】
また、偏光パルスレーザーのパルス幅については、少なくとも上述した５フェムト秒（ｆｓ）〜５００ピコ秒（ｐｓ）の範囲内であればよいが、下限は１０ｆｓ以上であることが好ましく、上限は５００ｐｓ以下であることが好ましく、１ｐｓ以下であることがより好ましく、５００ｆｓ以下であることがさらに好ましい。パルス幅が５００ｐｓを超えると、所望の屈折率変化を誘起できない場合が生じたり、偏光パルスレーザーの集光照射部近傍にアブレーションが生じたりする場合がある。一方、パルス幅が５ｆｓ未満であるようなパルスレーザー発生装置は工業的に利用可能なものは無い。
【００５１】
本発明者は、後述する実施例にも示すように、偏光パルスレーザーにおいて、パルス幅を小さくして高いピーク出力を得ることで、当該偏光パルスレーザーが母材の主成分である高分子材料固有の吸収波長以外の波長を有するものであっても、集光点において母材内に屈折率変化部位を誘起させることが可能であることを確認した。例えば、偏光パルスレーザーのピーク波長が８０２ｎｍの非増幅パルスレーザーを用いて、８０２ｎｍ近傍に吸収波長を有さない高分子材料を主成分とする母材内に当該偏光パルスレーザーを集光照射した場合、集光照射点では屈折率変化部位を生じさせることができた。
【００５２】
さらに、偏光パルスレーザーの平均出力については、下限が０．０１Ｗ以上であることが好ましく、上限は３０Ｗ未満であることが好ましく、１０Ｗ未満であることがより好ましく、５Ｗ未満であることがさらに好ましい。偏光パルスレーザーの平均出力が０．０１Ｗ未満であると、集光照射部に屈折率変化部位を誘起できない場合がある。また、パルスレーザーの平均出力が３０Ｗを超えると、集光照射部でアブレーションが生じてしまう場合がある。
【００５３】
このように、本発明で用いられる偏光パルスレーザーは、少なくともパルス幅が５フェムト秒〜５００ピコ秒の範囲内であればよいが、さらには平均出力が０．０１Ｗ〜３０Ｗの範囲内、および繰返し周波数が１０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの範囲内にあるという条件のうち少なくとも何れかを満たしていることが好ましい。すなわち、本発明で用いられる偏光パルスレーザーは、次に示す（１）〜（３）の条件
（１）パルス幅が５フェムト秒〜５００ピコ秒の範囲内
（２）平均出力が０．０１Ｗ〜３０Ｗの範囲内
のうち、少なくとも（１）を満たしていればよいが、（１）および（２）の条件を全て満たしていることが特に好ましい。
【００５４】
＜光学系の使用＞
本発明で用いられる偏光パルスレーザーは、各種光学系を介して母材に照射することができる。通常、偏光パルスレーザーは対物レンズで集光した後に母材内に照射されるので、光学系には少なくとも対物レンズが含まれていればよいが、対物レンズの前段に各種光学素子を組み込んでもよい。このような光学素子としては、アキシコンレンズやシリンドリカルレンズ等の各種レンズを挙げることができる。これらレンズはそれぞれを１枚のみ用いてもよいし、複数枚を併用してもよいし、またそれぞれを組み合わせて用いてもよい。複数枚用いる場合は、焦点距離等の光学特性が異なるものを併用してもよい。
【００５５】
また、光学系には対物レンズが含まれていなくてもよい。すなわち、偏光パルスレーザーを、上記アキシコンレンズおよび／またはシリンドリカルレンズを１枚以上含む光学系を通過させてから対物レンズで絞り、母材に集光照射してもよいが、対物レンズを使用せずに母材に直接集光照射してもよい。
【００５６】
このように、レンズ等の光学素子を組み込んだ光学系を通過させて成形した偏光パルスレーザーを用いることによって、集光照射部の焦点形状を所望の形状に制御することができるという利点がある。例えば、上述してきた光導波路型偏光子を製造する場合には、光導波路型偏光子の断面縦横比を制御することが可能となる。
【００５７】
対物レンズを用いる場合には、当該対物レンズのＮ．Ａ．（Numerical Aperture：開口数）を特定の範囲内に設定することが好ましい。具体的には、Ｎ．Ａ．の下限は０．１０を超えることが好ましく、０．４０以上とすることが好ましい。また、Ｎ．Ａ．の上限は１．５０未満であることが好ましく、０．９０以下であることが好ましい。対物レンズのＮ．Ａ．を１．５以上とすると油浸レンズを用いても困難である。一方、対物レンズのＮ．Ａ．を０．１以下とすると、例えば光導波路の場合、光導波路の断面形状が数百μｍと大きくなり、光を効率良く導波できなくなってしまう。
【００５８】
また、厳密な意味で光学素子とは異なるが光ファイバー等を利用してもよい。例えば、光導波路を製造する場合には、光ファイバーを介して偏光パルスレーザーを母材に集光照射してもよい。
【００５９】
具体的には、例えば、偏光パルスレーザーを光ファイバーへ導入し、当該光ファイバーにおける偏光パルスレーザーの出射端を母材に接続しておく。このとき、光ファイバー内を伝搬してきた偏光パルスレーザーを母材に照射することで、照射部の屈折率上昇が誘起されるように設定する。この場合、光ファイバーから偏光パルスレーザーが連続して照射されることによって、偏光パルスレーザーは自己集束効果により光軸に平行に連続した光導波路型偏光子を自己成長させるかたちで製造することができる。この場合、光ファイバーと光導波路型偏光子とのアライメントの必要が無いため有用である。
【００６０】
＜偏光パルスレーザーの集光照射条件＞
本発明にかかる光導波路型偏光子の製造方法では、前述したように、偏光パルスレーザーを母材内に集光照射して、当該母材内に他の部位とは屈折率が異なる屈折率変化部位を形成する屈折率変化部位形成工程を含んでおり、このとき用いられる偏光パルスレーザーは上述したような条件を適宜満たしていればよいが、当該偏光パルスレーザーを母材に集光照射する際の条件としても特に限定されるものではなく、製造しようとする光導波路型偏光子によって適宜設定すればよい。もちろん、偏光パルスレーザーを集光照射する際の好ましい条件は存在する。
【００６１】
具体的には、まず、偏光パルスレーザーの集光照射による母材（高分子材料）の屈折率の変化率は、０．０５％〜３％の範囲内であることが好ましく、０．１５％〜２％の範囲内であることがより好ましい。屈折率の変化率が０．０５％未満である場合には、偏光パルスレーザーの未照射の部位（屈折率が変化していない部位）と屈折率変化部位との屈折率差が小さすぎて光導波路型偏光子として十分な特性を発揮できない場合がある。屈折率
の変化率が３％を超えると、母材内にクラックなどの欠陥が生じる場合がある。
【００６２】
また、偏光パルスレーザーの集光点におけるピークパワー強度は、その下限が１０3Ｗ／ｃｍ２以上であることが好ましく、１０7Ｗ／ｃｍ2以上であることがより好ましい。一方、ピークパワー強度の上限は１０15Ｗ／ｃｍ2未満であることが好ましい。
【００６３】
一般に、偏光パルスレーザーが、照射対象の高分子材料の固有吸収波長に一致する波長を有している場合でも、固有吸収強度は弱い。そのため、集光点において１０3Ｗ／ｃｍ2以上のピークパワー強度が確保される場合には、高分子材料に屈折率変化を誘起することが可能になる。屈折率変化が誘起される現象のメカニズムは不明であるが、光導波路型偏光子の製造に有効に利用されている。したがって、集光点におけるピークパワー強度の下限は１０3Ｗ／ｃｍ2以上であることが好ましい。一方、集光点におけるピークパワー強度が１０15Ｗ／ｃｍ2以上になると、高分子材料（母材）にアブレーションが生じたり、集光照射部の高分子材料が劣化したりする等の問題が発生する場合がある。それゆえ、母材の主成分である高分子材料や、製造しようとする光部品用材料の特性に応じて、適切なピークパワー強度を設定することが必要である。
【００６４】
さらに、母材に対する偏光パルスレーザーの具体的な照射手法については、製造しようとする光導波路型偏光子に応じて適切な手法を採用すればよい。光導波路型偏光子を製造する場合には、母材内で上記偏光パルスレーザーの集光点（集光照射点）を連続的に移動させればよい。あるいは、偏光パルスレーザーの集光点に対し母材を連続的に移動させてもよい。すなわち、偏光パルスレーザーの具体的な照射手法としては、上記集光点を固定して母材を移動させてもよいし、母材を固定して集光点を移動させてもよい。また、それぞれを移動または固定させる手段としては特に限定されるものではなく、公知の手段を用いればよい。
【００６５】
上記光導波路型偏光子の製造の場合には、偏光パルスレーザーの集光点を直線状に連続移動させたが、集光点の相対的な連続移動のさせ方はこれに限定されるものではない。
【００６６】
上記のように、偏光パルスレーザーを母材に集光照射することにより、集光照射された部位が屈折率変化部位となる一方、集光照射されていない部位は、屈折率が変化していない部位（屈折率未変化部位）のまま残る。これにより、屈折率の異なる層が形成される。光導波路型偏光子を製造する場合に、該屈折率変化部位における伝搬光のＴＥモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて増加し、かつ伝搬光のＴＭモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて同じであるかまたは減少している屈折率変化部位を一気に製造することができる。コア層およびクラッド層を別々に形成する必要がなくなり、製造プロセスを簡素化することができる。
【００６７】
＜本発明で用いられるパルスレーザー発振装置の一例＞
上述した各条件も含めて本発明で用いられるパルスレーザー発振装置の一例について、説明すると、例えば、図１に示すような概略構成の装置を例示することができる。
【００６８】
すなわち、図１に示すように、本発明で用いられるパルスレーザー発振装置はオシレーター１０と増幅器１３と光学系９とを少なくとも備えている構成であればよいが、さらに、光学系９に含まれる照射光学系を移動させて、パルスレーザー１を母材３に照射するときに、集光点の位置を母材３に対して相対的に移動させるための照射光学系可動部１１や、試料台５、これらの動作やパルスレーザー１の発振を制御する図示しない制御系等を備えており、この試料台５が移動させる試料台可動部１２を備えていることが好ましい。照射光学系可動部１１および試料台可動部１２は、何れか一方のみを備えていてもよいし、双方を備えていてもよい。
【００６９】
上記試料台５、光学系９、オシレーター１０、増幅器１３、照射光学系可動部９、試料台可動部１２等の各手段や部材の具体的な構成は特に限定されるものではなく、公知の構成を用いることができる。なお、後述する実施例では、オシレーター１０としてはレーザーダイオード（ＬＤ）励起のＴｉ：Ａｌ2Ｏ3レーザーからなる構成が例示されているが、もちろんこれに限定されるものではない。増幅器１３は、再生増幅によるものであってもよいし、これ以外によるものでも良い。
【００７０】
＜その他の工程＞
本発明にかかる光導波路型偏光子の製造方法では、その製造過程に上記屈折率変化部位形成工程を含んでいれば良いが、その他の工程を含んでいてもよい。具体的には、例えば、屈折率変化部位形成工程の後に、母材を加熱する加熱工程を挙げることができる。
【００７１】
本発明にかかる製造方法では、偏光パルスレーザーを集光照射して屈折率変化部位を形成した後、母材（高分子材料）を加熱することにより、屈折率変化部位が消失することなく耐熱安定性が向上するため好ましい。また、加熱により、屈折率変化部位とレーザーパルス未照射部との屈折率差が増加する場合もあり、この点からも好ましい。
【００７２】
この加熱工程では、加熱温度は、通常、母材に含まれるモノマー・オリゴマーが硬化する温度範囲内であればよく、具体的には、１００℃〜２５０℃の範囲内であればよいが、特に限定されるものではない。モノマー・オリゴマーが硬化する温度は、例えばＤＳＣ（示差走査熱量測定）を用いて熱分析することにより、発熱反応を始める温度を確認することができる。
【００７３】
また、加熱工程を行う環境は、特に限定されるものではないが、光導波路型偏光子の損失を少なくする点から、窒素、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気中、または真空中で行うことが好ましい。
【００７４】
（III）本発明の利用（有用性）
本発明にかかる光導波路型偏光子は、上記製造方法により得られるものである。すなわち、本発明にかかる光導波路型偏光子は、（Ｉ）の項でも述べたように、少なくとも高分子材料からなる母材に、パルス幅が５×１０-15秒以上５×１０-10秒の範囲内であり、かつ偏光状態を有するパルスレーザーを集光照射することにより、当該母材内に屈折率変化部位を形成してなるものである。
【００７５】
＜光導波路型偏光子の具体例＞
前述したように、光導波路型偏光子は、伝搬光のＴＥモードとＴＭモードを分離するための部品であり、通常は、光の配線板と同様にして製造すればよい。
【００７６】
さらに、本発明では、光導波路型偏光子は基板上に積層されて形成されてもよい。このとき用いられる基板としては、可撓性がほとんど無い板状であってもよいし、可撓性を有するフィルム状であってもよいし、その中間的なものであってもよく、特に限定されるものではない。用いられる材料としても特に限定されるものではなく、具体的には、例えば、シリコンウエハー、金属基板、セラミック基板、高分子基板等を挙げることができる。
【００７７】
高分子基板の材質としても特に限定されるものではないが、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリケトン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、フッ素樹脂、ポリアリレート樹脂、液晶ポリマー樹脂、エポキシ樹脂、シアナート樹脂等を挙げることができる。この中でも、耐熱性の点や光導波路となる高分子材料（母材）との接着性、線膨張係数が近いなどの点からポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シアナート樹脂が好ましく用いられる。
【００７８】
上記光導波路の製造方法は特に限定されるものではなく、上述した偏光パルスレーザーを例えば平板状の母材に集光照射する屈折率変化部位形成工程を実施すればよい。このとき、平板状の母材に予め上記基板を積層してもよいし、光導波路を形成してから上記基板を積層してもよい。
【００７９】
このときの積層方法についても特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いることができる。具体的には、例えば、光導波路と基板とを直接接着剤を介さないで積層することも可能であるし、接着剤を介して積層することも可能である。接着剤を使用する方法においては、当該接着剤として熱可塑性ポリイミドを用いることが好ましい。これにより耐熱性、接着性をより優れたものとすることができる。特に、光導波路の材料（母材の主成分である高分子材料）や基板材料にポリイミドを用いる場合、接着性が良好で線膨張係数の差が小さいため、反りを少なくできる等の利点があるため好ましい。接着剤として好適に用いることのできる熱可塑性ポリイミドとしては、例えば、特開２００２−３２２２７６号公報（平成１４年（２００２）年１１月８日公開）や特開２０００−２５６５３６号公報（平成１２年（２０００）年９月１９日公開）、特開２０００−１０９６４５号公報（平成１２年（２０００）年４月１８日公開）等に開示されているものを、接着性の点で特に好ましく用いることができる。
【００８０】
また、本発明にかかる光導波路型偏光子においては、基板上に電気配線を設けてもよい。すなわち、上記基板に予め電気配線を公知の方法で形成して電気配線基板としておき、当該電気配線基板上に母材を積層して光導波路型偏光子を形成するか、光導波路型偏光子を形成した母材を電気配線基板に積層してもよい。このように、光導波路型偏光子と電気配線とが一つの積層板上に配置することによって、得られる積層基板を光電気混合基板（光電気混載基板）として用いることができる。
【００８１】
＜本発明を用いて得られる光部品＞
本発明を用いて得られる光部品とは、本発明にかかる製造方法を用いて得られる上記光導波路型偏光子を用いてなるものである。このような光部品としては、特に限定されるものではないが、例えば、光通信に用いられる様々な部品（光通信用部品、光通信用光学素子）を挙げることができる。具体的には、例えば、光分岐結合器（光カプラ）、光合波分波器（光合分波器）、光アイソレータ、リングカプラ、光ファイバーアンプ、導波路型素子（
導波路型光変調器）等が挙げられる。これら光部品は光導波路型偏光子や光導波路を用いて製造することができる。
【実施例】
【００８２】
以下、実施例および図２〜３に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
【００８３】
〔実施例で用いた原料等〕
以下の実施例で用いた各原料等とその入手先を以下に示す。これら原料等は市販品を必
要に応じて精製して使用した。
・２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル：セントラル
ガラス社製
・ピロメリット酸二無水物：和光純薬社製
・２，２‘−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン酸二無水物：クラリアントジャパン社製
・４，４’−ビスマレイミドジフェニルメタン：三井化学社製
・ジ［１−エチル（３−オキセタニル）］メチルエーテル：東亜合成社製
・ジメチルアセトアミド：和光純薬社製
・ジメチルホルムアミド：和光純薬社製
・イソプロパノール：和光純薬社製
・β−ピコリン：和光純薬社製
・無水酢酸：和光純薬社製
〔屈折率の測定〕
偏光パルスレーザーを母材に集光照射したときに、当該集光点（集光照射部）近傍の屈折率の測定は以下の条件の測定法によった。
・屈折率測定法：ビームプロファイル反射率測定法による。
・測定波長：６７５ｎｍ
・ビームスポット径：１μｍ
・測定装置：高精度膜厚計Ｏｐｔｉ−Ｐｒｏｂｅ２０００（サーマウェーブ社製）
〔合成例１：ポリイミドＩの合成〕
窒素雰囲気下の容器中で２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル（３．２０ｇ、１０ｍmol）をジメチルホルムアミド（３６．９ｇ）に溶解した。次に、２，２‘−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物（２．２２ｇ、５．０ｍmol）とピロメリット酸二無水物（１．０９ｇ、５．０ｍmol）とをさらに加えて容器を氷冷しながら１時間撹拌した。その後、室温で３時間撹拌して、ポリアミド酸Ｉ溶液（固形分１５重量％）を得た。
【００８４】
このポリアミド酸Ｉ溶液にβ−ピコリン０．９３ｇ（１０ｍmol）と無水酢酸６．１３ｇ（６０ｍmol）とを加えよく撹拌した後、この溶液を１００℃に保ちさらに４時間撹拌した。撹拌後の溶液をイソプロパノールに展開し、白色の固体を得た。さらに当該白色の固体をジメチルホルムアミド（５０ｇ）に溶解させた後、イソプロパノールに展開して、白色の固体を得た。当該白色の固体を６０℃、２４時間の条件で真空乾燥し、ポリイミドＩを得た。
【００８５】
〔合成例２：ポリイミドIIの合成〕
窒素雰囲気下の容器中で２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル（１．６０ｇ、５ｍmol）および４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（１．００ｇ、５ｍmol）をジメチルホルムアミド（３６．９ｇ）に溶解した。次に、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物（４．４４ｇ、１０．０ｍmol）をさらに加えて容器を氷冷しながら１時間撹拌した。その後、室温で３時間撹拌して、ポリアミド酸ＩＩ溶液（固形分１５重量％）を得た。
【００８６】
この溶液にβ−ピコリン０．９３ｇ（１０ｍmol）と無水酢酸６．１３ｇ（６０ｍmol）とを加えよく撹拌した後、溶液を１００℃に保ちさらに４時間撹拌した。撹拌後の溶液をイソプロパノールに展開し、白色の固体を得た。さらに当該白色の固体をジメチルホルムアミド（５０ｇ）に溶解させた後、イソプロパノールに展開して、白色の固体を得た。当該白色の固体を６０℃、２４時間の条件で真空乾燥し、ポリイミドIIを得た。
【００８７】
〔合成例３：ポリイミドIIIの合成〕
窒素雰囲気下の容器中で２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル（１．６０ｇ、５ｍmol）およびｐ−フェニレンジアミン（０．５４ｇ、５ｍmol）をジメチルホルムアミド（３６．９ｇ）に溶解した。次に、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物（４．４４ｇ、１０．０ｍmol）をさらに加えて容器を氷冷しながら１時間撹拌した。その後、室温で３時間撹拌して、ポリアミド酸ＩＩＩ溶液（固形分１５重量％）を得た。
【００８８】
この溶液にβ−ピコリン０．９３ｇ（１０ｍｍｏｌ）と無水酢酸６．１３ｇ（６０ｍmol）とを加えよく撹拌した後、溶液を１００℃に保ちさらに４時間撹拌した。撹拌後の溶液をイソプロパノールに展開し、白色の固体を得た。さらに当該白色の固体をジメチルホルアミド（５０ｇ）に溶解させた後、イソプロパノールに展開して、白色の固体を得た。当該白色の固体を６０℃、２４時間の条件で真空乾燥し、ポリイミドIIIを得た。
【００８９】
〔母材作製例１：フィルムＩの成形〕
合成例１で得られたポリイミドＩを母材の高分子材料として用いた。すなわち、ポリイミドＩを固形分濃度２０重量％となるようにジメチルホルムアミドに溶解させてポリイミド溶液とした。
【００９０】
撹拌後の溶液をガラス基板上にキャストし、真空中にて、４０℃×３時間、さらに６０℃×３時間、さらに８０℃×３時間の条件で加熱することにより溶媒を除去した。これにより、母材としての厚さ２００μｍのフィルムＩを得た。
【００９１】
〔母材作製例２：フィルムIIの成形〕
合成例２で得られたポリイミドIIを母材の高分子材料として用いた。すなわち、ポリイミドIIを固形分濃度２０重量％となるようにジメチルホルムアミドに溶解させてポリイミド溶液とした。この溶液２ｇに、ラジカル反応性またはイオン反応性を示すモノマーとして４，４’−ビスマレイミドジフェニルメタン０．２ｇを添加し、均一になるまで撹拌した。
【００９２】
撹拌後の溶液をガラス基板上にキャストし、真空中にて、４０℃・３時間、さらに６０℃・３時間、さらに８０℃・３時間の条件で加熱することにより溶媒を除去した。これにより、母材としての厚さ３００μｍのフィルムIIを得た。
【００９３】
〔母材作製例３：フィルムIIIの成形〕
合成例３で得られたポリイミドIIIを母材の高分子材料として用いた。すなわち、ポリイミドIIIを固形分濃度２０重量％となるようにジメチルホルムアミドに溶解させてポリイミド溶液とした。この溶液２ｇに、ラジカル反応性またはイオン反応性を示すモノマーとして４，４’−ビスマレイミドジフェニルメタン０．２ｇを添加し、均一になるまで撹拌した。
【００９４】
撹拌後の溶液をガラス基板上にキャストし、真空中にて、４０℃・３時間、さらに６０℃・３時間、さらに８０℃・３時間の条件で加熱することにより溶媒を除去した。これにより、母材としての厚さ３００μｍのフィルムIIIを得た。
【００９５】
〔母材作製例４：フィルムIVの成形〕
母材作製例１と同じく合成例１で得られたポリイミドＩを母材の高分子材料として用いた。すなわち、ポリイミドＩを固形分濃度２０重量％となるようにジメチルホルムアミドに溶解させてポリイミド溶液とした。この溶液２ｇに、ラジカル反応性またはイオン反応性を示すモノマーとしてジ［１−エチル（３−オキセタニル）］メチルエーテル０．２ｇを添加し、均一になるまで撹拌した。
【００９６】
撹拌後の溶液をガラス基板上にキャストし、真空中にて、４０℃・３時間、さらに６０℃・３時間、さらに８０℃・３時間の条件で加熱することにより溶媒を除去した。これにより、母材としての厚さ３００μｍのフィルムIVを得た。
【００９７】
〔実施例１〕
母材３としてフィルムＩを選択し、図２に示すように、非増幅の円偏光パルスレーザー１を対物レンズ２（４０倍、０．７５Ｎ．Ａ．）で集光して母材３に対して照射した。この円偏光パルスレーザー１は、レーザーダイオード（ＬＤ）励起のＴｉ：Ａｌ2Ｏ3レーザーからなるオシレーターより発振されたものであり、アンプにより増幅されていない。その条件は、パルス幅が１５０ｆｓ、繰返し周波数が８２ＭＨｚ、ピーク波長が８０２ｎｍ、平均出力が４００ｍＷとなっている。
【００９８】
母材３（フィルムＩ）内に集光点４（図中円で囲んで示す）が生じるように該偏光パルスレーザー１を集光照射させると、集光点４の屈折率が上昇した。そこで、試料台５を連続的に直線移動することにより、図３に示すように、母材３（フィルムＩ）内に直線状の屈折率変化部位すなわち光導波路型偏光子６を安定的に形成することができた。該光導波路型偏光子の長さは１０ｍｍであった。
【００９９】
また、母材３内に形成された光導波路６の端部を研磨し、光導波路６の断面近傍の屈折
率を測定したところ、非照射部分の屈折率は１．５８５（ＴＥモード）、１．５５８（ＴＭモード）であるのに対して、光導波路型偏光子６すなわち屈折率変化部位の屈折率は、１．５８９（ＴＥモード）、１．５５６（ＴＭモード）、屈折率差はＴＥモードで＋０．２５％、ＴＭモードで−０．１３％となった。即ち、このようにして製造された光導波路型偏光子は伝搬光のＴＥモードは導波するが、伝搬光のＴＭモードは母材中に拡散することがわかる。
【０１００】
該光導波路型偏光子の片側から波長１．５５μｍの光をシングルモードファイバーで導波させ、他端からの出射光の光強度をパワーメーターで測定し、光損失換算したところ、伝搬光のＴＥモードとＴＭモードの消光比は２０ｄＢであった。
【０１０１】
〔実施例２〕
母材としてフィルムIIを選択し、偏光パルスレーザーの偏光状態を横偏光にした以外は実施例１と同様にして、フィルムIIに長さ１０ｍｍの直線状の屈折率変化部位を形成した。
【０１０２】
波長１．５５μｍの光をシングルモードファイバーで導光して、光導波路型偏光子に入射する前に偏光板を設置して、横偏光（ＴＥモードに相当）と縦偏光（ＴＭモードに相当）をそれぞれ当該屈折率変化部位の一方の端から入射させ、もう一方の端から出射された光の強度をパワーメーターで測定した。ＴＥモードとＴＭモードの光損失から算出した消光比は２２ｄＢであった。従って、該屈折率変化部位が光導波路型偏光子になっていることを確認した。
【０１０３】
〔実施例３〕
母材としてフィルムIIIを選択し、偏光パルスレーザーの偏光状態を縦偏光にした以外は実施例１と同様にして、フィルムIIIに長さ１０ｍｍの直線状の屈折率変化部位を形成した。
【０１０４】
さらに、実施例２と同様にして当該屈折率変化部位に横偏光および縦偏光を入射し、他端からの出射光強度をパワーメーターで測定して、ＴＥモードとＴＭモードの消光比を算出したところ、１８ｄＢであった。このことから、当該屈折率変化部位が光導波路型偏光子になっていることを確認した。
【０１０５】
〔実施例４〕
母材としてフィルムIVを選択した以外は実施例１と同様にして、フィルムIVに長さ１０ｍｍの直線状の屈折率変化部位を形成した。
【０１０６】
さらに、実施例２と同様にしてＴＥモードとＴＭモードの消光比を算出したところ、１５ｄＢであった。このことから当該屈折率変化部位が光導波路型偏光子になっていることが確認された。
【０１０７】
母材として異なるフィルムＩ〜IVを用いた上記実施例１〜４と比較例１の結果を次の表１にまとめて示す。
【０１０８】
【表１】
2005326598.tif 000004
表１の結果から明らかなように、本発明にかかる製造方法を用いれば、ポリイミドの種
類やフィルムの違いに関わらず、良好に光導波路型偏光子を製造できることが分かる。
【０１０９】
〔比較例１〕
母材としてフィルムＩを選択し、実施例１と同様にしてパルスレーザーを対物レンズで集光して母材（フィルムＩ）に照射した。該パルスレーザーはナノ秒Nd3+:YAGレーザーで、平均出力が２００ｍＷである。
【０１１０】
母材（フィルムＩ）内に集光点が生じるように上記パルスレーザーを集光照射させたと
ころ、集光点近傍でアブレーションが起こり、屈折率変化部位を形成することができなか
った。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
このように、本発明では、少なくとも高分子材料からなる母材に、偏光パルスレーザーを集光照射することにより、光導波路型偏光子を製造することができる。それゆえ、本発明は、高分子材料を光部品用材料に加工する樹脂産業や、素材産業に利用できるだけでなく、具体的な光部品を製造する光学機器関連の産業や、光電子関連の機器に関わる電子機器関連の産業、さらには光通信に関わる通信産業等に広く応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明にかかる光部品用材料の製造に用いられるパルスレーザー発振装置の    概要を示す模式図である。
【図２】母材に非増幅パルスレーザーを集光照射した状態を示す簡易断面図である。
【図３】母材内に形成された直線状の光導波路（屈折率変化部位）の一例を示す斜視    図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１    パルスレーザー
２    対物レンズ
３    母材
４    集光点
５    試料台
６    光導波路型偏光子
７    光学系（波長板等含む）
８    オシレーター
９    照射光学系可動部
１０    試料台可動部
１１    増幅器
１２    ミラー
【図１】
2005326598.tif 000005
【図２】
2005326598.tif 000006
【図３】
2005326598.tif 000007